李永鵬，余群力*

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

宰后成熟過程對(duì)牦牛肉中揮發(fā)性風(fēng)味化合物的影響

李永鵬，余群力*

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

宰后冷卻成熟會(huì)影響肉類風(fēng)味，本實(shí)驗(yàn)研究冷卻成熟對(duì)牦牛肉揮發(fā)性風(fēng)味化合物的影響。取甘肅肅南裕固族自治縣天然放牧牦牛的背最長肌，用氣相色譜-質(zhì)譜(GC-MS)法檢測(cè)其成熟前后的揮發(fā)性化合物，分析冷卻成熟對(duì)其種類和相對(duì)含量的影響。成熟后的牦牛肉中，含硫化合物(肉香味)比成熟前增加了24%，特別是2-乙酰基噻唑(肉香)、甲硫基丙醛(肉湯味)分別增加了100%和78%；羰基化合物增加了311%，其中3-羥基-2-丁酮(奶香回味)增加了331%，其成熟后的相對(duì)含量高達(dá)20.54%，是牦牛肉成熟后相對(duì)含量最高、增加程度最大的揮發(fā)性物質(zhì)；來自牧草中特殊成分的酚類、萜類及倍半萜類(飼源性化合物)比成熟前減少了34%，其中4-甲基酚(膻味)減少了70%，β-石竹烯減少了40%。以上結(jié)果表明，宰后成熟工藝有利于牦牛肉風(fēng)味的改善，并減少牧草中特殊成分對(duì)牦牛肉風(fēng)味的不良影響。

牦牛肉；冷卻成熟；揮發(fā)性風(fēng)味化合物；氣相色譜-質(zhì)譜

風(fēng)味是牛肉的重要品質(zhì)之一，肉中的揮發(fā)性化合物是香味的來源。宰后冷卻成熟是排酸肉生產(chǎn)的重要工藝，成熟過程中的主要變化是細(xì)胞死亡過程和內(nèi)源性蛋白酶對(duì)結(jié)構(gòu)蛋白的降解[1]，由于這些變化都涉及到了肉類風(fēng)味前體[2]，因此冷卻成熟除了能改善肉的嫩度外，還可能對(duì)肉的風(fēng)味產(chǎn)生影響。

牦牛是青藏高原的原始牛種，肉質(zhì)鮮香可口，營養(yǎng)價(jià)值高[3]。目前牦牛肉的生產(chǎn)模式比較原始，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的工業(yè)化程度不高[4]。本研究探討冷卻成熟工藝對(duì)牦牛肉揮發(fā)性風(fēng)味化合物的影響，為在工業(yè)化生產(chǎn)過程中提高牦牛肉的風(fēng)味品質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

健康放牧牦牛，取自甘肅張掖市肅南裕固族自治縣的天然牧場(chǎng)，于當(dāng)?shù)赝涝讏?chǎng)進(jìn)行屠宰。

氯化鈉(分析純) 天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

手動(dòng)SPME進(jìn)樣器(規(guī)格為50/30μm DVB/CAR/PDMS)美國Supelco公司；AUTOSYSTEM XL- TURBOMASS氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(配有電子轟擊(EI)離子源及TuborMass4.1.1數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)) 美國Perkinelmer公司；DS-Ⅱ電熱三用水箱 北京市醫(yī)療設(shè)備廠；PHS-3C數(shù)顯酸度計(jì) 上海宇隆儀器有限公司。

1.3 肉樣的采集及處理

隨機(jī)選取甘肅肅南裕固族自治縣的5頭健康放牧牦牛，18月齡。宰前禁食12h，禁水2h，屠宰后取背最長肌。

取50g肉樣，切成1cm肉丁，放置于100mL小瓶中，以封口膜密封瓶口，然后進(jìn)行速凍，在－18℃條件下儲(chǔ)藏，直至揮發(fā)性化合物檢測(cè)。這些肉樣作為成熟前組。

取50g肉樣，切成1cm 肉丁，放置于100mL小瓶中，以封口膜密封瓶口，之后一直處于0～4℃條件下運(yùn)輸和保藏，以模擬商業(yè)成熟條件，成熟結(jié)束后取出速凍，在－18℃條件下儲(chǔ)藏，直至揮發(fā)性化合物檢測(cè)。這些肉樣作為成熟后組。

為了確定冷卻成熟的終點(diǎn)，另取15份肉樣，每份約500g，用于pH值的測(cè)定。這15份肉樣在4℃條件下冷藏，與成熟后組條件相同，宰后1h內(nèi)先進(jìn)行一次pH值測(cè)定，以后每隔24h測(cè)定一次，當(dāng)這些肉樣達(dá)到最終酸度時(shí)(即下降到最低點(diǎn)并有緩慢回升趨勢(shì))認(rèn)定為成熟結(jié)束，然后將成熟后組肉樣冷凍，直至揮發(fā)性化合物檢測(cè)。

1.4 揮發(fā)性化合物檢測(cè)方法

1.4.1 頂空固相萃取

肉樣解凍后加入10g NaCl，然后在90℃水浴鍋中加熱60min，以充分熟制；在60℃恒溫條件下，用手動(dòng)SPME進(jìn)樣器吸附30min，之后進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜(GCMS)檢測(cè)。

1.4.2 GC-MS檢測(cè)條件

色譜條件：色譜柱為OV1701色譜柱(50m×0.2mm，0.33μm)；升溫程序：50℃保持2min，以3℃/min升至225℃，保持1min；載氣(He)流速0.8mL/min，分流進(jìn)樣，20min后打開分流閥，分流比1:50。

質(zhì)譜條件：電子轟擊(EI)離子源；電子能量70eV；離子源溫度200℃；質(zhì)量掃描范圍m/z 10～400。

1.4.3 數(shù)據(jù)分析

用TuborMass4.1.1數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對(duì)GC-MS結(jié)果進(jìn)行分析，通過對(duì)比系統(tǒng)自帶的NBS、Nist等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行人工解析，各物質(zhì)峰所得質(zhì)譜圖與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)其匹配度鑒定各揮發(fā)性化合物。并用峰面積歸一化法計(jì)算出各揮發(fā)性成分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 宰后成熟過程中牦牛肉的pH值及成熟終點(diǎn)的確定

圖1 成熟過程中牦牛肉的pH值Fig.1 Change in pH of yak meat during aging process

牦牛肉pH值隨成熟時(shí)間的變化如圖1所示。宰后0h，牦牛肉的pH值為6.28，成熟初始階段pH值隨成熟時(shí)間延長而下降，直至宰后第6天牦牛肉pH值到達(dá)最低點(diǎn)5.52，第7天開始pH值趨于穩(wěn)定并有回升趨勢(shì)。所以認(rèn)定宰后第7天成熟結(jié)束，并在此時(shí)將成熟后組肉樣取出冷凍。

2.2 成熟前后牦牛肉揮發(fā)性化合物變化

成熟前的牦牛肉中共檢測(cè)出揮發(fā)性化合物120種，成熟后共檢測(cè)出133種。這些物質(zhì)的來源有以下5類：1)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物；2)脂源性化合物；3)美拉德-脂質(zhì)過氧化交互反應(yīng)產(chǎn)物；4)飼源性成分；5)其他來源。將成熟前后這5種來源的揮發(fā)性化合物的總相對(duì)含量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖2。美拉德反應(yīng)產(chǎn)物增加最多，由成熟前的9.64%增加到25.53%，增加了165%；脂源性化合物和飼源性成分都減少了，分別比成熟前減少了36%和34%；此外的各類物質(zhì)變化不大。根據(jù)Calkins和Vasta的綜述，前4種來源的化合物是肉類風(fēng)味的主要貢獻(xiàn)者[5-6]。

圖2 成熟前后牦牛肉中的揮發(fā)性化合物Fig.2 Volatile components in yak meat with and without aging treatment

表1 成熟前后牦牛肉中的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物相對(duì)含量對(duì)比Table 1 Comparisons on relative contents of Maillard reaction products in yak meat with and without aging treatment

2.3 成熟對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的影響

許多揮發(fā)性化合物來自于美拉德反應(yīng)，這是羰基與氨基的反應(yīng)。主要過程是加熱時(shí)氨基與羰基縮合形成糖胺，糖胺再經(jīng)過Amadori重排、Strecker降解而形成一系列物質(zhì)[5]。按照美拉德反應(yīng)途徑，這類化合物可分為3類：1)含硫化合物；2)Strecker氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物；3)來自糖胺分解的羰基化合物。按這3種反應(yīng)途徑，分類比較美拉德反應(yīng)產(chǎn)物成熟前后的變化，結(jié)果見表1。

2.3.1 含硫化合物

由表1可見，成熟前后的牦牛肉中共檢測(cè)到8種含硫化合物，總相對(duì)含量由1.11%增加到1.38%，比成熟前增加了24%。除苯并噻唑外，其他物質(zhì)相對(duì)含量都增加了。相比于成熟前，成熟過程中相對(duì)增加程度最大的4種物質(zhì)是乙酸甲硫醇酯、2-乙?；邕?、甲硫基丙醛、二甲基二硫，其中乙酸甲硫醇酯增加了約3倍，2-乙酰基噻唑增加了100%，甲硫基丙醛也增加了78%。其中2-乙?；邕?肉香)和甲硫基丙醛(肉湯味)被認(rèn)為是牛肉的特征香味化合物[2]，這兩者的大幅增加暗示出成熟可以增強(qiáng)牦牛肉的牛肉香味。

牦牛肉成熟前后相對(duì)增加程度最大的3種含硫化合物是乙酸甲硫醇酯、2-乙酰基噻唑和甲硫基丙醛。根據(jù)Mottram[7]的綜述，這三者的生成途徑為：蛋氨酸和半胱氨酸通過Strecker降解形成了甲硫醇和硫化氫，然后這兩種物質(zhì)再與美拉德反應(yīng)中間體縮合得到含硫化合物。成熟后這3種含硫化合物的顯著增加，很可能是因?yàn)殛笈Ｈ庠诔墒炱陂g釋放了大量的游離蛋氨酸和半胱氨酸。Koutsidis等[8]和Polak等[9]在研究成熟期間牛肉游離氨基酸含量變化時(shí)發(fā)現(xiàn)游離蛋氨酸和半胱氨酸含量大幅增加，他們推測(cè)成熟可能會(huì)引起牛肉中含硫揮發(fā)性化合物的增加，只是這些研究者沒能進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)來證實(shí)這個(gè)推測(cè)。本實(shí)驗(yàn)中，牦牛肉在成熟后含硫揮發(fā)物含量提高的結(jié)果在一定程度上證實(shí)了Koutsidis等[8]和Polak等[9]的觀點(diǎn)。

2.3.2 Strecker氨基酸反應(yīng)產(chǎn)物

Strecker氨基酸反應(yīng)有2種途徑：1)由羰基氨類生成吡嗪；2)通過降解得到Strecker醛[7]。這類產(chǎn)物共有8種(表1)，其總相對(duì)含量增加了5%；其中吡嗪有3種，Strecker醛有5種。

3種吡嗪都減少了，吡嗪類化合物總含量由0.9%減少到0.61%，減少了32%。相對(duì)減少程度最多的是2,5-二甲基吡嗪，比成熟前降低了48%。Parker等[10]發(fā)現(xiàn)在牛肉中添加葡萄糖后會(huì)抑制吡嗪的形成，成熟后牦牛肉中吡嗪類化合物的減少可能與游離糖的增多有關(guān)。

除乙醛外，其余4種Strecker醛相對(duì)含量都增加了，這4種醛總含量由0.67%增加到1.19%，增加了78%。相對(duì)增加程度最大的Strecker醛是異戊醛和2-甲基丁醛，分別比成熟前增加了320%和175%。

異戊醛和2-甲基丁醛分別來自于亮氨酸和異亮氨酸[5]，Strecker醛的增加很可能與牦牛肉在成熟過程中相應(yīng)Strecker氨基酸的釋放有關(guān)。乙醛是來自丙氨酸的Strecker醛[7]，同時(shí)還是很多反應(yīng)的底物，也許正因?yàn)槌墒旌箨笈Ｈ庵懈黝惙磻?yīng)的加劇，導(dǎo)致乙醛的相對(duì)含量不如成熟前高。增加幅度最大的異戊醛和2-甲基丁醛都是具有果香的化合物，所以成熟可能會(huì)增強(qiáng)牦牛肉的果香香韻。

2.3.3 羰基化合物

羰基化合物有5種(表1)，總相對(duì)含量由5.2%增加到21.35%，增加了311%，這類化合物對(duì)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物的總增加量貢獻(xiàn)最大，其增加量占總增加量的98%。除2-丁酮外所有羰基化合物都增加了。其中相對(duì)增加程度最大的是3-羥基-2-丁酮，比成熟前增加了331%，其成熟后的相對(duì)含量高達(dá)20.54%，這也是牦牛肉中含量最高的、成熟過程中增加幅度最大的揮發(fā)性化合物。3-羥基-2-丁酮具有奶香樣的回味感[2]，因而冷卻成熟可能會(huì)引起牦牛肉的奶香回味的增強(qiáng)。

表2 成熟前后牦牛肉中的芳烴類物質(zhì)相對(duì)含量Table 2 Aromatics in yak meat with and without aging treatment

2.4 成熟對(duì)脂源性化合物的影響

揮發(fā)性化合物最主要的來源是脂肪，這具體包括2種途徑：1)脂質(zhì)過氧化；2)脂質(zhì)高溫反應(yīng)。脂質(zhì)過氧化是指脂肪酸在游離基等誘發(fā)下先變成氫過氧化物，再通過β斷裂形成各種產(chǎn)物。過氧化產(chǎn)物反映了肉類風(fēng)味中的品種差異[7]。脂質(zhì)高溫反應(yīng)主要生成芳香族碳?xì)浠衔?，即芳烴類。

2.4.1 脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物

脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物按照其β斷裂方式的不同，能形成具有各種特征結(jié)構(gòu)的化合物：飽和脂肪醛、單不飽和脂肪醛、多不飽和脂肪醛、末端烯醇(簡稱烯醇，如1-辛烯-3-醇)、2號(hào)位羰基酮(簡稱甲基酮，如2-庚酮)、脂肪酸、內(nèi)酯[7]。牦牛肉中共檢測(cè)到31種過氧化產(chǎn)物，其總相對(duì)含量由36.67%下降到21.98%，比成熟前減少了40%。

以特征結(jié)構(gòu)分類，各種脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物在成熟前后的相對(duì)含量如圖3所示。飽和醛從10.08%下降到4.07%，單不飽和醛從11.94%下降到2.38%，這兩類醛是所有過氧化產(chǎn)物中相對(duì)減少程度最大的，進(jìn)而直接影響到揮發(fā)性成分的總體比例。醛類物質(zhì)主要代表了牛肉中的脂肪氣味[2]。甲基酮、烯醇類、內(nèi)酯類都增加了，烯醇比成熟前增加了2倍，內(nèi)酯增加了1倍。但是除了飽和醛與單不飽和醛以外，其他脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物相對(duì)含量的絕對(duì)變化幅度在－0.49%～0.63%之間，對(duì)揮發(fā)性成分總體比例影響不大。

圖3 成熟前后牦牛肉中的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物Fig.3 Products of lipid peroxidation in meat of yak pre-and post-aging

2.4.2 脂質(zhì)熱反應(yīng)產(chǎn)物(芳烴類)

芳烴類共有10種(表2)。牦牛肉成熟后，該類物質(zhì)總含量由1.79%增加到2.62%，比成熟前增加了46%。每一種芳烴的相對(duì)含量都有所增加，對(duì)二甲苯增加了6倍多，其中甲苯也增加了18%，這與Insausti等[11]所發(fā)現(xiàn)的甲苯會(huì)隨成熟時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象一致。肉中像甲苯這樣的芳烴與涂料味有關(guān)[11]，成熟會(huì)在一定程度上加強(qiáng)牦牛肉中的涂料氣味；但這類物質(zhì)的相對(duì)含量不高，而且閾值較大，所以對(duì)牦牛肉總體風(fēng)味影響不大。

2.5 美拉德-脂質(zhì)交互反應(yīng)產(chǎn)物

表3 成熟前后牦牛肉中的美拉德-脂質(zhì)交互反應(yīng)產(chǎn)物相對(duì)含量Table 3 Maillard-lipid cross-interaction products in yak meat with and without aging treatment

美拉德反應(yīng)中間體與脂肪過氧化產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，會(huì)形成烷基噻唑、烷基噻吩等特殊產(chǎn)物[7]。實(shí)驗(yàn)中共檢測(cè)到6種交互反應(yīng)產(chǎn)物(表3)，這些物質(zhì)總含量幾乎沒有變化，每種化合物含量的相對(duì)增減程度也僅在－20%～33%之間，即使是含量變化幅度最大的2-戊基呋喃，其含量也只減少了0.05%。且成熟前后各物質(zhì)含量差異均不顯著(P＞0.05)?？梢姵墒鞂?duì)牦牛肉揮發(fā)性化合物中的美拉德-脂質(zhì)交互反應(yīng)產(chǎn)物影響不明顯。

2.6 食源性成分

動(dòng)物飲食會(huì)影響到肉的風(fēng)味，這主要是因?yàn)槟敛葜械囊恍┨厥獬煞洲D(zhuǎn)移到了肉中。實(shí)驗(yàn)中共檢測(cè)到10種食源性成分，主要包括酚類、萜類、倍半萜類(表4)。其中酚類3種，萜類4種，倍半萜3種。

經(jīng)過成熟，食源性成分總含量由2.42%減少到1.59%，比成熟前減少了34%。4-甲基酚含量由0.2%減少到0.06%，比成熟前減少了70%。這種酚來源于牧草中的木質(zhì)素，其含量可以說明動(dòng)物的放養(yǎng)程度[6]，同時(shí)有文獻(xiàn)稱該化合物與反芻動(dòng)物的“膻味”有關(guān)[2]。植物-2-烯含量由0.11%減少到0.09%，比成熟前減少了18%。Elmore等[12]指出憑借植物-2-烯的含量可以區(qū)分出動(dòng)物所食用的飼料是不是天然牧草。β-石竹烯由0.05%減少到0.03%，比成熟前減少了40%。Priolo等[13]發(fā)現(xiàn)β-石竹烯可以反映出動(dòng)物放牧地點(diǎn)的牧草特色。Schreurs等[14]指出來自牧草中特殊成分揮發(fā)性化合物會(huì)使得肉品風(fēng)味更不易被消費(fèi)者所接受。在本實(shí)驗(yàn)中，成熟前后這類物質(zhì)的減少表明：冷卻成熟工藝可以減少牧草中特殊成分對(duì)牦牛肉風(fēng)味的不良影響。

表4 成熟前后牦牛肉中的食源性成分相對(duì)含量Table 4 Foodborne components in yak meat with and without aging treatment

3 結(jié) 論

成熟過程調(diào)整了牦牛肉中各類揮發(fā)性風(fēng)味化合物的比例。1)美拉德反應(yīng)產(chǎn)物，含硫化合物(牛肉香)相比于成熟前增加了24%，特別是牛肉的特征香味物質(zhì)2-乙?；邕?肉香)、甲硫基丙醛(肉湯味)比成熟前分別增加了100%和78%；Strecker醛(甜香)有所增加，吡嗪類(烤香)有所減少，但相對(duì)含量的變化幅度都不大；羰基化合物比成熟前增加了311%，其中3-羥基-2-丁酮(奶香回味)增加了331%，其成熟后的含量高達(dá)20.54%，是成熟后的牦牛肉中相對(duì)含量最大、增加量最多的揮發(fā)性化合物。2)脂源性化合物，脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物中，飽和醛和單不飽和醛變化最明顯，這兩類化合物總相對(duì)含量降低了15.57%，比成熟前減少了70%，而其他脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物變化不大。脂質(zhì)高溫反應(yīng)產(chǎn)生的芳烴類化合物都增加了，但對(duì)揮發(fā)性化合物的總體比例影響不大。3)美拉德-脂質(zhì)交互反應(yīng)產(chǎn)物相對(duì)含量變化不大。4)食源性成分相對(duì)含量都減少了，總相對(duì)含量比成熟前減少了34%，其中4-甲基酚(膻味)減少了70%，β-石竹烯減少了40%。

將以上結(jié)果與各類揮發(fā)性化合物的風(fēng)味特征聯(lián)系起來，可以做出以下推斷：冷卻成熟強(qiáng)化了牦牛肉的肉香味，鞏固了以奶香為主的回味感，并減弱了脂肪氣息以及來自于牧草的不良風(fēng)味。因此，經(jīng)過冷卻成熟工藝的牦牛肉更具深加工價(jià)值，有利于提高牦牛肉的風(fēng)味品質(zhì)，減少牧草特殊成分對(duì)牦牛肉風(fēng)味的不良影響。

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Effect of Postmortem Aging Process on Volatile Flavor Components in Yak Meat

LI Yong-peng，YU Qun-li*
(College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)

Postmortem cooling aging can affect flavor components of meat. In order to explore the effect of cooling aging process on volatile flavor components in yak meat, the Longissimus dorsi muscle from yak in Sunan county was used to determine volatile flavor components by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Compared with yak meat without aging treatment,the sulfur compounds (meat flavor) in yak meat with aging treatment exhibited an increase of 24%, especially for 2-acetyl thiazole (meat flavor) and methylthiopropionaldehyde (broth flavor). Both kinds of compounds in yak meat with cooling aging treatment exhibited an increase of 100% and 78%, respectively. Meanwhile, the content of carbonyl compounds exhibited an increase of 311%, including an increase of 331% for 3-hydroxyl-2-butanone (milky aftertaste). The relative content of 3-hydroxyl-2-butanone in yak meat with aging treatment was up to 20.54%. This volatile compound exhibited the highest relative content and the highest level of increase in yak meat with aging treatment. However, phenols, terpenes and sesquiterpenes derived from herbage exhibited a decrease of 34%, which included a reduction of 70% for 4-methyl phenol (pastoral flavor),and a decline of 40% for β-caryophyllene. Therefore, postmortem aging process is beneficial to the improvement of flavor components in yak meat and the reduction of negative impact on the flavor of yak meat due to some special components in herbage.

yak meat；cooling aging；volatile flavor component；gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)

TS251.52

A

1002-6630(2011)05-0001-05

2010-05-24

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31060221)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(肉牛牦牛)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目(nycytx-38)

李永鵬(1984—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称饭に嚒-mail：283212324@qq.com

*通信作者：余群力(1962—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)樾螽a(chǎn)品貯藏加工。E-mail：yuqunlihl@sina.com